JPH09311329A - ホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブラック・マトリックスの開口部を通過した
各成分光が拡散するのを抑制し、表示画像において色が
混ざり合ったり、表示画像がぼけるのを防止する。 【解決手段】 液晶表示素子２０と、その照明光３入射
側に設けられた集光性ホログラム５′のアレーからな
り、その各集光性ホログラム５′が、ホログラム記録面
の法線に対して所定の角度をなして入射する白色光３を
ホログラム記録面に略沿う方向に波長分散させて分光す
るホログラムカラーフィルター５とからなり、ブラック
・マトリックス２３の観察側のガラス基板２２には、ブ
ラック・マトリックス２３に接して、ブラック・マトリ
ックス２３の開口部を通過する光を屈折させ、広がりを
抑制するためのものとしてレンズ部３０が形成されてい
る。このレンズ部３０は、表示の１画素を構成する赤、
緑、青の３素子の開口部に対応して形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホログラムカラーフィ
ルターを用いた液晶表示装置に係わり、特に、表示画像
において色が混ざり合ったり、表示画像がぼけるのを防
止し、良好な画像を表示することができるホログラムカ
ラーフィルターを用いた液晶表示装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】カラー液晶表示装置用のカラーフィルタ
ーとして、従来の波長吸収型のものと比較して、バック
ライトの各波長成分を無駄なく吸収なく各液晶セルへ入
射でき、バックライトの利用効率を大幅に向上させるも
のとして、本出願人は、特願平５−１２１７０号等にお
いて、ホログラムカラーフィルターを提案した。

【０００３】その構成には２つのタイプがあり、第１の
タイプは、偏心したフレネルゾーンプレート状の微小ホ
ログラムアレーからなるものである。第２のタイプは、
平行で一様な干渉縞からなるホログラム又は回折格子と
それに重畳したマイクロレンズアレーとからなるもので
ある。

【０００４】以下、簡単にこれらのホログラムカラーフ
ィルターについて説明する。図４の断面図を参照にして
第１のタイプのホログラムカラーフィルターを用いた液
晶表示装置について説明する。同図において、規則的に
液晶セル６′（画素）に区切られた液晶表示素子６のバ
ックライト３の入射側に、このホログラムカラーフィル
ターを構成するホログラムアレー５が離間して配置され
る。

【０００５】液晶表示素子６の背面には、各液晶セル
６′の間に設けられたブラック・マトリックス４が配置
される。以上の他、図示しない偏光板が液晶表示素子６
の両側に配置される。なお、ブラック・マトリックス４
の間には、従来のカラー液晶表示装置と同様に、Ｒ，
Ｇ，Ｂの分色画素に対応した色の光を通過する吸収型の
カラーフィルターを付加的に配置するようにしてもよ
い。

【０００６】ホログラムアレー５は、Ｒ，Ｇ，Ｂの分色
画素の繰り返し周期、すなわち、液晶表示素子６の紙面
内の方向に隣接する３つの液晶セル６′の組各々に対応
して、その繰り返しピッチと同じピッチでアレー状に配
置された微小ホログラム５′からなり、微小ホログラム
５′は液晶表示素子６の紙面内の方向に隣接する３つの
液晶セル６′各組に整列して各々１個ずつ配置されてお
り、各微小ホログラム５′は、ホログラムアレー５の法
線に対して角度θをなして入射するバックライト３中の
緑色の成分の光を、その微小ホログラム５′に対応する
３つの分色画素Ｒ，Ｇ，Ｂの中心の液晶セルＧ上に集光
するようにフレネルゾーンプレート状に形成されている
ものである。

【０００７】そして、微小ホログラム５′は、回折効率
の波長依存性がないかもしくは少ない、レリーフ型、位
相型、振幅型等の透過型ホログラムからなる。ここで、
回折効率の波長依存性がないかもしくは少ないとは、リ
ップマンホログラムのように、特定の波長だけを回折
し、他の波長はほとんど回折しないタイプのものではな
く、１つの回折格子で何れの波長も回折するものを意味
し、この回折効率の波長依存性が少ない回折格子は、波
長に応じて異なる回折角で回折する。

【０００８】このような構成であるので、ホログラムア
レー５の液晶表示素子６と反対側の面からその法線に対
して角度θをなして入射する白色のバックライト３を入
射させると、波長に依存して微小ホログラム５′による
回折角は異なり、各波長に対する集光位置はホログラム
アレー５面に略平行な方向に分散される。その中の、赤
の波長成分は赤を表示する液晶セルＲの位置に、緑の成
分は緑を表示する液晶セルＧの位置に、青の成分は青を
表示する液晶セルＢの位置にそれぞれ回折集光するよう
に、ホログラムアレー５を構成配置することにより、そ
れぞれの色成分はブラック・マトリックス４でほとんど
減衰されずに各液晶セル６′を通過し、対応する位置の
液晶セル６′の状態に応じた色表示を行うことができ
る。

【０００９】このように、ホログラムアレー５をカラー
フィルターとして用いることにより、従来のカラーフィ
ルター用バックライトの各波長成分を無駄なく吸収なく
各液晶セル６′へ入射させることができるため、その利
用効率を大幅に向上させることができる。

【００１０】なお、図４ではブラック・マトリックス４
は液晶表示素子６の入射側に配置されているが、ブラッ
ク・マトリックス４は液晶表示素子６の出射側に配置し
てもよいものである。

【００１１】次に、図５の断面図を参照にして第２のタ
イプのホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装
置について説明する。同図において、第２のタイプのホ
ログラムカラーフィルター１０は、ホログラム７と集光
性マイクロレンズアレー８とからなり、マイクロレンズ
アレー８を構成するマイクロレンズ８′は、Ｒ，Ｇ，Ｂ
の分色画素の繰り返し周期、すなわち、液晶表示素子６
の紙面内の方向に隣接する３つの液晶セル６′の組各々
に対応して、その繰り返しピッチと同じピッチでアレー
状に配置されている。

【００１２】また、ホログラム７は、回折格子の作用を
する平行で一様な干渉縞からなり、回折効率の波長依存
性がないかもしくは少ない、レリーフ型、位相型、振幅
型等の透過型ホログラムからなる。液晶表示素子６背面
には、各液晶セル６′の間に設けられたブラック・マト
リックス４が配置される。以上の他、図示しない偏光板
が液晶表示素子６の両側に配置される。なお、ブラック
・マトリックス４の間には、従来のカラー液晶表示装置
と同様に、Ｒ，Ｇ，Ｂの分色画素に対応した色の光を通
過する吸収型のカラーフィルターを付加的に配置するよ
うにしてもよい。

【００１３】このような構成であるので、ホログラム７
の液晶表示素子６と反対側の面からその法線に対して角
度θをなしてバックライト３を入射させると、波長に依
存して異なる角度で回折され、ホログラム７の出射側に
分散される。ホログラム７の入射側又は出射側に配置さ
れたマイクロレンズ８′により、この分散された光は、
その焦点面に波長毎に分離されて集光する。その中の、
赤の波長成分は赤を表示する液晶セルＲの位置に、緑の
成分は緑を表示する液晶セルＧの位置に、青の成分は青
を表示する液晶セルＢの位置にそれぞれ回折集光するよ
うに、カラーフィルター１０を構成配置することによ
り、それぞれの色成分はブラック・マトリックス４でほ
とんど減衰されずに各液晶セル６′を通過し、対応する
位置の液晶セル６′の状態に応じた色表示を行うことが
できる。

【００１４】このような配置において、ホログラム７と
して、集光性でなく一様な干渉縞からなる回折効率の波
長依存性が少ない透過型ホログラムを用いることができ
るため、ホログラム７をマイクロレンズアレー８の各マ
イクロレンズ８′と位置合わせする必要がない点、及
び、マイクロレンズアレー８のピッチが各液晶セル６′
各々に対応して１個のマイクロレンズを配置する従来の
場合の３倍になり、作り易く且つ整列しやすい点に特徴
がある。

【００１５】また、図５の変形として、図６に示すよう
に、マイクロレンズアレー８及び液晶表示素子６の配置
を図５の通りとし、回折格子の作用をする平行で一様な
干渉縞からなるホログラム７をマイクロレンズアレー８
から分離してバックライト３中にその進行方向に対して
略垂直になるように配置してもよい。この構成でも図５
に示す構成と同様に、バックライト３の各波長成分を無
駄なく、吸収なく、各液晶セル６′へ入射させることが
でき、その利用効率を大幅に向上させたカラーフィルタ
ーを実現することができる。

【００１６】なお、図５、図６においてはブラック・マ
トリックス４は液晶表示素子６の入射側に配置されてい
るが、ブラック・マトリックス４は液晶表示素子６の出
射側に配置してもよいものであることは当然である。

【００１７】ところが、図４あるいは図５または図６に
示すものにおいては、バックライト３がホログラムカラ
ーフィルター５、１０で回折されずに透過してしまう成
分（０次透過光）が相当存在し、これが余分な光となっ
て、カラー液晶表示装置の色再現性、コントラストが低
下するという問題があった。

【００１８】そこで、本出願人は、特願平７−２９２３
０２号において、０次透過光を除去して色再現性、コン
トラストを良好にすると共に、表示画像が観測できる視
野角を広げたホログラムカラーフィルターを用いた直視
型のカラー液晶表示装置を提案した。

【００１９】その構成例を図７に断面図で示す。図７に
おいて用いているホログラムカラーフィルター５は、図
４に示す微小ホログラムアレーからなるホログラムカラ
ーフィルター５であるが、図５に示すような、平行で一
様な干渉縞からなるホログラム又は回折格子とそれに重
畳したマイクロレンズアレーからなるホログラムカラー
フィルター１０も同様に適用できることは当然である。
更に、図６に示す構成のカラーフィルター１０を採用し
てもよい。この点に関しては以下同様である。

【００２０】図７の断面図において、液晶表示素子２０
は、例えば２枚のガラス基板２１、２２の間に挟持され
たツイストネマチック等の液晶層２４からなり、一方の
ガラス基板２２内表面には一様な透明対向電極（図示省
略）が設けられ、他方のガラス基板２１内表面はに液晶
セルＲ，Ｇ，Ｂ毎に独立に透明表示電極（図示省略）が
設けられ、また、透明表示電極間には、液晶セルＲ，
Ｇ，Ｂ間を区切り、余分な光が隣接する液晶セルに入ら
ないようにするブラック・マトリックス２３が配置され
ている。

【００２１】したがって、セル毎に透明表示電極と透明
表示電極間に印加する電圧を制御してその透過状態を変
化させることにより、一組の液晶セルＲ，Ｇ，Ｂからな
る画素の表示色を制御することができ、カラー表示が可
能になる。ホログラムカラーフィルター５側のガラス基
板２１外表面には偏光板２５が、観察側のガラス基板２
２外表面には偏光板２６がそれぞれ貼り付けられてお
り、例えばそれらの透過軸は相互に直交するように配置
されている。そして、このような液晶表示素子２０の入
射側には、図４の５で示すカラーフィルターまたは図５
の１０で示すカラーフィルターあるいは図６の１０で示
すカラーフィルターの何れかのカラーフィルターが配置
されている。

【００２２】そして、カラーフィルター５と液晶表示素
子２０の間にルーバー１４が配置されている。ルーバー
１４は透明板１２内に黒色の平面状の薄い吸収層１３を
一定間隔で平行に配置してなるものであり、一定入射角
度以上及び一定入射角度以下の光が吸収層１３に当たっ
て吸収され透過できなくなるもので、透明板１２の厚さ
と吸収層１３間の間隔と透明板１２の平面に対する吸収
層１３がなす角度とに応じて所定範囲の入射角度、例え
ば24°± 6°の間の光のみを通す。

【００２３】したがって、バックライト３の入射角θを
例えば40°に設定したホログラムカラーフィルター５の
場合には、このルーバー１４によって、波長分散した回
折光を何ら遮断することなく、余分な光の原因となる０
次透過光９を完全に遮断することができる。なお、ルー
バー１４は、液晶表示素子２０の出射側、即ち観察者側
に配置してもよい。

【００２４】また、液晶表示素子２０の出射側には拡散
層１５が配置されている。拡散層１５としては、透明媒
体内に屈折率の異なる微粒子を分散させた層等を用いる
が、その代わりに、スリガラスのような拡散板を用いて
もよい。

【００２５】このような配置であるので、白色バックラ
イト３は各微小ホログラム５′によって各色成分に分光
され、分光されない０次透過光９はルーバー１４の吸収
層１３に当たって完全に遮断され、液晶表示素子２０に
は達しない。分光された各色成分は偏光板２５を通過し
て直線偏光にされ、その中の赤成分は液晶セルＲの位置
へ、緑成分は液晶セルＧの位置へ、青成分は液晶セルＢ
の位置へそれぞれ集光され、それぞれの色成分は対応す
る液晶セルＲ，Ｇ，Ｂに入射し、その透過状態に応じて
偏光面が回転されて通過し、他方の偏光板２６によりそ
の状態が強度変調された光として顕在化し、観察者の眼
に達する。３つの液晶セルＲ，Ｇ，Ｂの組を１つの画素
とし、その中の通過波長成分の割合によって異なる色の
画素として表示される。その表示光は、拡散層１５によ
り広い視野角に拡散されるので、液晶表示素子２０に面
する広い観察角方向から見ることができる。

【００２６】このように、図７に示す構成においては、
ルーバー１４によって０次透過光９が完全に遮断でき、
また、拡散層１５によって発散角の狭い液晶表示素子６
からの変調出射光を拡散光に変換するので、０次透過光
を除去して色再現性、コントラストを良好にすることが
できると共に、表示画像が観測できる視野角を広げるこ
とができる。

【００２７】なお、図７に示す構成ではブラック・マト
リックス２３は液晶層２４の入射側に配置されている
が、ブラック・マトリックス２３は液晶層２４の出射側
に配置してもよいものであることは当然である。

【００２８】また、図８を参照して他の構成例を説明す
る。図８の構成が図７の構成と異なる点は、ルーバー１
４と拡散層１５を用いる代わりに、液晶表示素子２０の
出射側に、レンチキュラーレンズスクリーン１９が配置
されている点である。

【００２９】レンチキュラーレンズスクリーン１９は、
透過型スクリーンとして公知のもので、透明板状体で構
成され、液晶表示素子２０側に、ピッチが微小ホログラ
ム５′のピッチと同じであり、Ｒ，Ｇ，Ｂの分色画素の
繰り返し周期と同じのレンチキュラーレンズ面、すなわ
ち、円筒レンズ面アレー１６を有し、その円筒レンズ面
による集光部近傍の観察者側に透過開口部１７が設けら
れ、透過開口部１７間の表面は、ブラック・マトリック
ス２３と同様、黒色吸収性の遮光部１８になっている。
そして、レンチキュラーレンズ面１６の各円筒レンズ面
はＲ，Ｇ，Ｂの分色画素の組各々に対して位置合わせさ
れて配置されている。

【００３０】このような配置であるので、白色バックラ
イト３は各微小ホログラム５′によって分光されない０
次透過光９とそこで分光された各色成分に分かれ、分光
されない０次透過光９は直進し、分光された各色成分は
偏光板２５を通過して直進偏光され、その中の赤成分は
液晶セルＲの位置へ、緑成分は液晶セルＧの位置へ、青
成分は液晶セルＢの位置へそれぞれ集光され、それぞれ
の色成分は対応する液晶セルＲ，Ｇ，Ｂに入射し、その
透過状態に応じて偏光面が回転されて通過し、他方の偏
光板２６によりその状態が強度変調された光として顕在
化し、レンチキュラーレンズスクリーン１９に達する。
そのレンチキュラーレンズ面１６の各円筒レンズ面によ
り、各色成分は透過開口部１７へ再度集光され、レンチ
キュラーレンズスクリーン１９を通過して観察者の眼に
達する。この透過開口部１７の出射面は拡散面になって
おり、液晶表示素子２０に面する広い観察角方向から透
過開口部１７を透過した表示画像を見ることができる。
これに対し、直進した０次透過光９は遮光部１８上に集
光するので、完全に遮断される。

【００３１】このように、この構成においては、レンチ
キュラーレンズスクリーン１９の光吸収部１８によって
０次透過光９が完全に遮断でき、また、レンチキュラー
レンズ面１６の各円筒レンズ面による発散角拡大作用と
透過開口部１７の拡散面の拡散作用によって、液晶表示
素子６からの変調出射光を拡散角の広い拡散光に変換す
るので、０次透過光を除去して色再現性、コントラスト
を良好にすることができると共に、表示画像が観測でき
る視野角を広げることができる。

【００３２】なお、この構成において、透過開口部１７
の出射面を拡散面にする代わりに、図７に示す構成のよ
うに、別に拡散層あるいは拡散板を設けてもよい。ま
た、図８ではブラック・マトリックス２３は液晶層２４
の入射側に配置されているが、ブラック・マトリックス
２３は液晶層２４の出射側に配置してもよい。

【００３３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７、
図８に示す構成においては、ブラック・マトリックスの
隣接する開口を通過した光が混ざり合うことによって、
表示画像において混色が生じたり、あるいは表示画像が
ぼけるという問題があることがわかった。

【００３４】この原因としては、ホログラムカラーフィ
ルタ５によって波長分散された赤成分、緑成分、青成分
の各成分の光の集光距離が異なることがあげられる。即
ち、ホログラムカラーフィルター５を構成する微小ホロ
グラム５′によって回折された赤成分、緑成分、青成分
の集光位置は、微小ホログラム５′から全てが同じ距離
にあるのではなく、実際には若干の違いがある。

【００３５】具体的には図９に示すように、赤成分の集
光距離が最も短く、青成分の集光距離が最も長く、緑成
分の集光距離はその中間にある。そのため、通常、中間
の緑成分の集光位置に合わせてブラックマトリックス４
を配置するが、そうすると赤成分はブラック・マトリッ
クス４の前側で、青成分はブラック・マトリックス４の
後側（出射側）で集光し、赤成分はブラック・マトリッ
クス４の前側（入射側）で集光する。

【００３６】つまり、ブラック・マトリックス４上で
は、緑成分のスポット径に比べて、青成分、赤成分のス
ポット径は大きくなり、更にこれらの各成分の光はガラ
ス基板２２（図７、図８）を通過する際に拡散するの
で、ブラック・マトリックス４の隣接する開口を通過し
た成分光が混ざり合うことになり、このことによって、
カラー画像が表示される場合には混色が観察され、白黒
画像が表示される場合には画像のぼけが観察されること
になるのである。

【００３７】ところで、この対策としては次のような方
法が考えられる。まず、ホログラムカラーフィルター５
の焦点距離を長くすることが考えられる。つまり、ホロ
グラムカラーフィルター５の焦点距離、即ち、図７、図
８におけるホログラムカラーフィルター５からブラック
・マトリックス２３までの距離を長くすれば、図７の拡
散層１５あるいは図８のレンチキュラーレンズスクリー
ン１９上での像の広がりは相対的に小さくなると考えら
れるからである。

【００３８】しかし、ホログラムカラーフィルター５の
焦点距離は、バックライト３の入射角度と、ホログラム
カラーフィルター５を構成する微小ホログラム５′のピ
ッチによって一義的に定まるものであるので、ホログラ
ムカラーフィルター５の焦点距離を任意に長くすること
はできない。

【００３９】次に、バックライト３の入射角度を変える
ことが考えられる。なぜなら、上述したようにホログラ
ムカラーフィルター５の焦点距離はバックライト３の入
射角度の関数であるので、バックライト３の入射角度を
変えればホログラムカラーフィルター５の焦点距離を長
くできることが期待できるからである。

【００４０】しかし、この方法も得策ではない。つま
り、バックライト３の入射角度を変えるとホログラムカ
ラーフィルター５の１次回折光の回折光率や波長依存性
に悪影響を与えるので、バックライト３の入射角度を任
意に選択することはできないのである。

【００４１】さらに、図７、図８のガラス基板２２を薄
くすることが考えられる。ガラス基板２２を薄くすれ
ば、ブラック・マトリックス２３の開口を通過した光の
拡散を小さくすることができるからである。

【００４２】しかし、この方法も実現するのは難しい。
このガラス基板２２は液晶層２４のセルギャップを保持
するために高度の平面性が要求されるばかりでなく、所
定の機械的強度も要求されるので、薄くすることが難し
いのである。

【００４３】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、表示画像において色が混ざ
り合ったり、表示画像がぼけるのを防止し、良好な画像
を表示することができるホログラムカラーフィルターを
用いた液晶表示装置を提供することにある。

【００４４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置
は、少なくも液晶表示素子と、その照明光入射側に設け
られ、要素集光性ホログラムのアレーからなり、その各
要素集光性ホログラムが、ホログラム記録面の法線に対
して所定の角度をなして入射する白色光をホログラム記
録面に略沿う方向に波長分散させて分光するホログラム
カラーフィルター、あるいは、平行で一様な干渉縞から
なるホログラム又は回折格子とその入射側あるいは出射
側に配置された要素集光性レンズのアレーとからなり、
その平行で一様な干渉縞からなるホログラム又は回折格
子と要素集光性レンズの複合体各々が、ホログラム又は
回折格子の記録面の法線に対して所定の角度をなして入
射する白色光をホログラム又は回折格子の記録面に略沿
う方向に波長分散させて分光するホログラムカラーフィ
ルターとからなる液晶表示装置において、ブラック・マ
トリックスが配置されてなり、そのブラック・マトリッ
クスの出射側に、ブラック・マトリックスに接して、ブ
ラック・マトリックスの開口部を通過する光を屈折さ
せ、広がりを抑制する構造を有することを特徴とするも
のである。

【００４５】ここで、ブラック・マトリックスは液晶層
の出射側に配置するのが望ましい。

【００４６】また、ブラック・マトリックスの開口部を
通過する光を屈折させ、広がりを抑制する構造は、表示
の１画素を構成する赤、緑、青の３素子の開口部に対応
したレンズで構成することもでき、ホログラムカラーフ
ィルターで分光された赤、緑、青のそれぞれの光に対応
するプリズムで構成することもでき、ＧＲＩＮレンズア
レーで構成することもできる。

【００４７】この発明によれば、ブラック・マトリック
スの開口部を通過した各成分光は、ブラック・マトリッ
クスに接して、その出射側に配置された構造によって拡
散するのを抑制されることになるので、表示画像におい
て色が混ざり合ったり、表示画像がぼけるのを防止する
ことができ、以て良好な画像を表示することができるも
のである。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のホログラムカラー
フィルターを用いた液晶表示装置の実施形態について説
明する。なお、以下に説明する実施形態においては、図
７に示すものと同じものについては同一の符号を付して
重複する説明を省略することにする。

【００４９】図１の断面図を参照して本発明によるカラ
ー液晶表示装置の第１の実施形態について説明する。こ
の図において用いているホログラムカラーフィルター５
は、図４に示す微小ホログラムアレーからなるホログラ
ムカラーフィルター５であるが、図５に示すように平行
で一様な干渉縞からなるホログラム又は回折格子とそれ
に重畳したマイクロレンズアレーからなるホログラムカ
ラーフィルター１０を用いることができることは当然で
ある。更には図６に示すホログラムカラーフィー１０を
用いることができる。この点については以下に説明する
他の実施形態においても同様である。

【００５０】図１の断面図においては、液晶層２４とブ
ラック・マトリックス２３との位置関係は図４〜図８に
示す構成とは逆になっているが、上述したように液晶層
２４はブラック・マトリックス２３の入射側に配置して
もよいものであり、しかも、拡散層１５を用いているこ
とから明らかなようにこのカラー液晶表示装置は直視型
であるので、液晶層２４はブラック・マトリックス２３
の入射側に配置するのが望ましいので、図１に示す構成
となされているのである。この点は、以下に説明する他
の実施形態においても同じである。

【００５１】ブラック・マトリックス２３の観察側のガ
ラス基板２２には、ブラック・マトリックス２３に接し
て、ブラック・マトリックス２３の開口部を通過する光
を屈折させ、広がりを抑制するためのものとしてレンズ
部３０が形成されている。このレンズ部３０は、表示の
１画素を構成する赤、緑、青の３素子の開口部に対応し
て形成されている。

【００５２】このレンズ部３０は、例えば、ガラス基板
２２のブラック・マトリックス２３側の表面に、表示の
１画素を構成する赤、緑、青の３素子の開口部に対応し
たサイズで所望のレンズ特性を有する形状に凹部を形成
し、その凹部に、ガラス基板２２の屈折率より大きい屈
折率を有するポリマーを注入し、その後表面を平坦化す
ることによって構成することができる。

【００５３】この構成によれば、ポリマーとガラス基板
２２との屈折率差によってレンズ効果を持たせることが
できるので、図示する光線図のように、ブラック・マト
リックス２３の開口部を通過した各成分光は拡散するの
を抑制され、その状態でスクリーンである拡散層１５に
達することになり、表示画像において色が混ざり合った
り、表示画像がぼけるのを防止することができ、以て良
好な画像を表示することができる。

【００５４】次に、図２の断面図を参照して、第２の実
施形態について説明する。この実施形態では、ブラック
・マトリックス２３の観察側のガラス基板２２には、ブ
ラック・マトリックス２３に接して、ブラック・マトリ
ックス２３の開口部を通過する光を屈折させ、広がりを
抑制するためのものとしてプリズム部３１が形成されて
いる。このプリズム部３１は、ホログラムカラーフィル
ターで分光された赤、緑、青のそれぞれの光に対応して
形成されている。

【００５５】このプリズム部３１は、例えば、ガラス基
板２２のブラック・マトリックス２３側の表面に、ホロ
グラムカラーフィルターで分光された赤、緑、青のそれ
ぞれの光に対応するサイズで、プリズムを構成できる形
状に凹部を形成し、その凹部に、ガラス基板２２の屈折
率より大きい屈折率を有するポリマーを注入し、その後
表面を平坦化することによって構成することができる。

【００５６】この構成によれば、ポリマーとガラス基板
２２との屈折率差によってプリズム効果を持たせること
ができるので、図示する光線図のように、ブラック・マ
トリックス２３の開口部を通過した各成分光は拡散する
のを抑制され、その状態でスクリーンである拡散層１５
に達することになり、表示画像において色が混ざり合っ
たり、表示画像がぼけるのを防止することができ、以て
良好な画像を表示することができる。

【００５７】次に、図３の断面図を参照して、第３の実
施形態について説明する。この実施形態では、ブラック
・マトリックス２３の観察側のガラス基板２２には、ブ
ラック・マトリックス２３に接して、ブラック・マトリ
ックス２３の開口部を通過する光を屈折させ、広がりを
抑制するためのものとしてＧＲＩＮレンズアレー３２が
配置されている。なお、ＧＲＩＮレンズアレーについて
は周知であるので、図３ではその詳細な構造は省略して
いる。

【００５８】この図３で示す構成は、周知の方法でＧＲ
ＩＮレンズアレーを形成し、それをブラック・マトリッ
クス２３とガラス基板２２によって挟持すればよい。

【００５９】図３では光線図は省略するが、この構成に
よれば、ブラック・マトリックス２３の開口部を通過し
た各成分光はＧＲＩＮレンズアレー３２によって拡散す
るのを抑制され、その状態でスクリーンである拡散層１
５に達することになり、表示画像において色が混ざり合
ったり、表示画像がぼけるのを防止することができ、以
て良好な画像を表示することができる。

【００６０】以上、本発明のホログラムカラーフィルタ
ーを用いた液晶表示装置の実施形態を説明したが、本発
明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能であ
る。例えば、上記実施形態においてはスクリーンとして
拡散層１５を用いるものとしたが、これは一般的に光拡
散手段であってよいものであり、図８に示すようなレン
チキュラーレンズスクリーン１９を用いてもよいもので
ある。

【００６１】また、ホログラムカラーフィルターのホロ
グラム５，７としては、単層あるいは１枚のホログラム
からなるものに限らず、特願平７−２９０８１９号、特
願平７−２９０８２０号記載のもののように、波長分散
の空間的な波長分布は相互に略一致しており、且つ、回
折効率のピーク波長が相互に異なっている２枚あるいは
２層以上の重畳あるいは多重記録されてなるホログラム
からなるものであってもよい。

【００６２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置に
よれば、ブラック・マトリックスの開口部を通過した各
成分光は、ブラック・マトリックスに接して、その出射
側に配置された構造によって拡散するのを抑制され、あ
るいは、ブラック・マトリックスの開口部を通過した各
成分光は、ブラック・マトリックスに接して、その出射
側に配置された光拡散手段上に表示されることになるの
で、ブラック・マトリックスの開口部を通過した各成分
光が拡散するのを最小限に留めることができ、表示画像
において色が混ざり合ったり、表示画像がぼけるのを防
止し、以て良好な画像を表示することができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るホログラムカラーフィルターを用
いた液晶表示装置の第１の実施形態を示す断面図であ
る。

【図２】本発明に係るホログラムカラーフィルターを用
いた液晶表示装置の第２の実施形態を示す断面図であ
る。

【図３】本発明に係るホログラムカラーフィルターを用
いた液晶表示装置の第３の実施形態を示す断面図であ
る。

【図４】従来の第１のタイプのホログラムカラーフィル
ターを用いた液晶表示装置の断面図である。

【図５】従来の第２のタイプのホログラムカラーフィル
ターを用いた液晶表示装置の断面図である。

【図６】図５の変形例を示す液晶表示装置の断面図であ
る。

【図７】本出願人が特願平７−２９２３０２号において
提案したホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示
装置の一構成例を示す断面図である。

【図８】本出願人が特願平７−２９２３０２号において
提案したホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示
装置の他の構成例を示す断面図である。

【図９】ホログラムカラーフィルタ５によって波長分散
された赤成分、緑成分、青成分の各成分の光の集光距離
が異なることを説明するための図である。

【符号の説明】

３…バックライト ５…ホログラムカラーフィルター ５′…微小ホログラム ６…液晶表示素子 ７…ホログラム ８…集光性マイクロレンズアレー ８′…マイクロレンズ ９…０次透過光 １０…ホログラムカラーフィルター １１…透明基板 １２…透明板 １３…吸収層 １４…ルーバー １５…拡散層 １６…レンチキュラーレンズ面 １７…透過開口部 １８…遮光部 １９…レンチキュラーレンズスクリーン ２０…液晶表示素子 ２１、２２…ガラス基板 ２３…ブラック・マトリックス ２４…液晶層 ２５、２６…偏光板 ３０…レンズ部 ３１…プリズム部 ３２…ＧＲＩＮレンズアレー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくも液晶表示素子と、 その照明光入射側に設けられ、要素集光性ホログラムの
   アレーからなり、その各要素集光性ホログラムが、ホロ
   グラム記録面の法線に対して所定の角度をなして入射す
   る白色光をホログラム記録面に略沿う方向に波長分散さ
   せて分光するホログラムカラーフィルター、あるいは、
   平行で一様な干渉縞からなるホログラム又は回折格子と
   その入射側あるいは出射側に配置された要素集光性レン
   ズのアレーとからなり、その平行で一様な干渉縞からな
   るホログラム又は回折格子と要素集光性レンズの複合体
   各々が、ホログラム又は回折格子の記録面の法線に対し
   て所定の角度をなして入射する白色光をホログラム又は
   回折格子の記録面に略沿う方向に波長分散させて分光す
   るホログラムカラーフィルターとからなる液晶表示装置
   において、 ブラック・マトリックスが配置されてなり、そのブラッ
   ク・マトリックスの出射側に、ブラック・マトリックス
   に接して、ブラック・マトリックスの開口部を通過する
   光を屈折させ、広がりを抑制する構造を有することを特
   徴とするホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示
   装置。
2. 【請求項２】ブラック・マトリックスは液晶層の出射側
   に配置されることを特徴とする請求項１記載のホログラ
   ムカラーフィルターを用いた液晶表示装置。
3. 【請求項３】前記ブラック・マトリックスの開口部を通
   過する光を屈折させ、広がりを抑制する構造は、表示の
   １画素を構成する赤、緑、青の３素子の開口部に対応し
   たレンズで構成されることを特徴とする請求項１または
   ２記載のホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示
   装置。
4. 【請求項４】前記ブラック・マトリックスの開口部を通
   過する光を屈折させ、広がりを抑制する構造は、ホログ
   ラムカラーフィルターで分光された赤、緑、青のそれぞ
   れの光に対応するプリズムで構成されることを特徴とす
   る請求項１または２記載のホログラムカラーフィルター
   を用いた液晶表示装置。
5. 【請求項５】前記ブラック・マトリックスの開口部を通
   過する光を屈折させ、広がりを抑制する構造は、ＧＲＩ
   Ｎレンズアレーで構成されることを特徴とする請求項１
   または２記載のホログラムカラーフィルターを用いた液
   晶表示装置。